JPS5823568A - 低合金鋼への高合金鋼肉盛溶接方法 - Google Patents
低合金鋼への高合金鋼肉盛溶接方法Info
- Publication number
- JPS5823568A JPS5823568A JP12364281A JP12364281A JPS5823568A JP S5823568 A JPS5823568 A JP S5823568A JP 12364281 A JP12364281 A JP 12364281A JP 12364281 A JP12364281 A JP 12364281A JP S5823568 A JPS5823568 A JP S5823568A
- Authority
- JP
- Japan
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- alloy steel
- welding
- build
- equiv
- high alloy
- Prior art date
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- Granted
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低合金鋼へ高合金鋼の肉盛溶接を行なうに当
9、初層肉盛金属と母材金属との界面に発生する割れ(
以下剥離と称す)會少なくする溶接法に関し、特に高温
高圧水素を取扱う分野における機器1例えば圧力容器内
面の肉盛溶接金属が運転中に浸入し大水素の影響で剥離
するのを抑制する肉感溶接方法に関するものである。
9、初層肉盛金属と母材金属との界面に発生する割れ(
以下剥離と称す)會少なくする溶接法に関し、特に高温
高圧水素を取扱う分野における機器1例えば圧力容器内
面の肉盛溶接金属が運転中に浸入し大水素の影響で剥離
するのを抑制する肉感溶接方法に関するものである。
石油精製工業における脱硫反応、水添分解反応、或−は
上脚液化反応等では高温高圧の水素が使用される為低合
金鋼の表面へ単にステンレス鋼を肉盛溶接するとiう現
状の内面保護法では肉盛金属が簡単に剥離してしまうこ
とがめる。近年この水素条件はますます過酷なものとな
る傾向が誌められ、耐剥離性のより高い肉感溶接法が必
要とされている。この剥離は数十#1m〜数百μmのご
く狭い領域を伝播するが、ミクロ的にみると溶接金属の
組成に近いステンレス組織の中に存在する粒界に沿って
伝播するものが多い、この粒界接合力は、溶接後熱処理
に伴なう灰化物の析出、更には結晶粒の粗大化によって
弱くなり、水素の移動、集中によって容易に剥離するも
のと思われる。本発明はこの様な知見に基づいてなされ
たものであり、換言すれば上記の剥離を防止するに社脚
化物の析出あるいは結晶粒の粗大化等が発生しても水累
脆化を起こしにくい材質にすることが良いのではないか
との発想をもとにしてなされたものである。
上脚液化反応等では高温高圧の水素が使用される為低合
金鋼の表面へ単にステンレス鋼を肉盛溶接するとiう現
状の内面保護法では肉盛金属が簡単に剥離してしまうこ
とがめる。近年この水素条件はますます過酷なものとな
る傾向が誌められ、耐剥離性のより高い肉感溶接法が必
要とされている。この剥離は数十#1m〜数百μmのご
く狭い領域を伝播するが、ミクロ的にみると溶接金属の
組成に近いステンレス組織の中に存在する粒界に沿って
伝播するものが多い、この粒界接合力は、溶接後熱処理
に伴なう灰化物の析出、更には結晶粒の粗大化によって
弱くなり、水素の移動、集中によって容易に剥離するも
のと思われる。本発明はこの様な知見に基づいてなされ
たものであり、換言すれば上記の剥離を防止するに社脚
化物の析出あるいは結晶粒の粗大化等が発生しても水累
脆化を起こしにくい材質にすることが良いのではないか
との発想をもとにしてなされたものである。
即ち本発明の要旨とするところは、
低合金鋼に高合金鋼からなる初層肉盛溶接t−施すに@
シ、高Ni−Cr;1IiWJ合金鋼帯状電極を用い、
且つ で与えられるB、値が0.5以上のフラックス(但し上
式中0N(i)は1成分の<pvvttt示す)の散布
下ttcllj接を行tv=、Ni(%)+0.5Cr
(%)の、和で与えられるN1当量が806G)以上の
高N1−(:r系高合金鋼の初層肉盛溶接金属を形成す
る点に存在するものであり、上記要件を満足する高Ni
−Cr系高合金銅帯状電極及びフラックスであればいず
れを用いてもよいが、以下好適な素材及び溶接条件等を
含めて本発明の構成要件及び作用効果を説明する。
シ、高Ni−Cr;1IiWJ合金鋼帯状電極を用い、
且つ で与えられるB、値が0.5以上のフラックス(但し上
式中0N(i)は1成分の<pvvttt示す)の散布
下ttcllj接を行tv=、Ni(%)+0.5Cr
(%)の、和で与えられるN1当量が806G)以上の
高N1−(:r系高合金鋼の初層肉盛溶接金属を形成す
る点に存在するものであり、上記要件を満足する高Ni
−Cr系高合金銅帯状電極及びフラックスであればいず
れを用いてもよいが、以下好適な素材及び溶接条件等を
含めて本発明の構成要件及び作用効果を説明する。
即ち本発明者等は加工誘起マルテンサイト相を生じない
様な完全オーステナイト系ステンレス鋼を初層肉盛S接
金属として形成することを考え、上記Nl当量が80C
%:以下無単位で表わす)を越える様な高N5−(r系
高合金鋼であればそれ自身水素脆化感受性が低く、且つ
母材である低合金鋼との界面における剥離も可及的に抑
制されることが分かった。これに対しN1当量が80未
満であると溶接後の熱処理によって水素脆化感受性が高
くなり、上記の本発明の目的が達せられなくなる。この
様な高N1−Cr系高合金鋼の化学成分は、N1当量を
満足する限り他に格別の制限を受けないが、特に好まれ
る成分や好まれざる取分等についてその成分範囲を示す
と下記の通りである。
様な完全オーステナイト系ステンレス鋼を初層肉盛S接
金属として形成することを考え、上記Nl当量が80C
%:以下無単位で表わす)を越える様な高N5−(r系
高合金鋼であればそれ自身水素脆化感受性が低く、且つ
母材である低合金鋼との界面における剥離も可及的に抑
制されることが分かった。これに対しN1当量が80未
満であると溶接後の熱処理によって水素脆化感受性が高
くなり、上記の本発明の目的が達せられなくなる。この
様な高N1−Cr系高合金鋼の化学成分は、N1当量を
満足する限り他に格別の制限を受けないが、特に好まれ
る成分や好まれざる取分等についてその成分範囲を示す
と下記の通りである。
(1)特に好ましい成分:
C50,1−1St≦ios、M1m≦7−11.5−
≦Nl≦70弧、 12−≦(r≦80%(2)配合し
なくともよいが、配合することによって好ましい効果の
得られる成分: MIS8−1(Nb+T麿)≦8,6−1TI≦0.5
−1AI≦0.8−1N≦0.2哄(3)不純物であっ
て、可及的に排除すべき成分:P≦0.0g6憾、 S
≦0.0!51次にこれらの各成分について補足説明を
加える。
≦Nl≦70弧、 12−≦(r≦80%(2)配合し
なくともよいが、配合することによって好ましい効果の
得られる成分: MIS8−1(Nb+T麿)≦8,6−1TI≦0.5
−1AI≦0.8−1N≦0.2哄(3)不純物であっ
て、可及的に排除すべき成分:P≦0.0g6憾、 S
≦0.0!51次にこれらの各成分について補足説明を
加える。
Cは好まれる成分であり高合金鋼に必要な強度を与える
ものであるが、o、i−を越えると粒界割れの要因とな
る膨化物を多く析出させるという問題があるのでo、
t s t−もって上限とすべきである。
ものであるが、o、i−を越えると粒界割れの要因とな
る膨化物を多く析出させるという問題があるのでo、
t s t−もって上限とすべきである。
Siは脱酸機能を示す元素として好まれる元素であるが
、1.0−を越えると粒界脆化を助長する傾向を示すの
で、1.0憾をもって上限とすべきである1次にMIS
はS−と同様脱酸剤として機能する他、不純物であるS
と結合してM n S t−形成し、Sの偏析を防止す
る機能を示すから好ましい成分であるが、7哄を越えて
もそれらの効果はそれ以上向上せず、却って高合金鋼を
硬くしすぎるので71111−もって上限とすべきであ
る。Ni及び(rは特に重要な元素であり、水素脆化感
受性を低め、且つ耐食性を向上する為にNiは15−以
上、Crは12−以上とすべきである。但しNl当量が
sOを下回わらない範囲以上とすべきであるが、大過剰
に加えてもそれらの効果が比例的に増大する訳ではな%
/%Oで、経済性の観点からNiについては70−以下
、Crについては80s以下と定めた。
、1.0−を越えると粒界脆化を助長する傾向を示すの
で、1.0憾をもって上限とすべきである1次にMIS
はS−と同様脱酸剤として機能する他、不純物であるS
と結合してM n S t−形成し、Sの偏析を防止す
る機能を示すから好ましい成分であるが、7哄を越えて
もそれらの効果はそれ以上向上せず、却って高合金鋼を
硬くしすぎるので71111−もって上限とすべきであ
る。Ni及び(rは特に重要な元素であり、水素脆化感
受性を低め、且つ耐食性を向上する為にNiは15−以
上、Crは12−以上とすべきである。但しNl当量が
sOを下回わらない範囲以上とすべきであるが、大過剰
に加えてもそれらの効果が比例的に増大する訳ではな%
/%Oで、経済性の観点からNiについては70−以下
、Crについては80s以下と定めた。
MOは耐食性や耐クリープ性を向上させる元素として配
合する場合もあるが、8悌を越えると後熱処理によって
脆化を促進させるという欠点が表われるので8−以下と
定めた。Nb及び7aはCt−固定し耐粒界腐食性を促
進させる機能がTo9、必要に応じて単独で又は合わせ
て加えるが、これらの和が8.6−を越えると、MOと
同様後熱処理による脆化を促進するので8.6哄以下と
定めた。
合する場合もあるが、8悌を越えると後熱処理によって
脆化を促進させるという欠点が表われるので8−以下と
定めた。Nb及び7aはCt−固定し耐粒界腐食性を促
進させる機能がTo9、必要に応じて単独で又は合わせ
て加えるが、これらの和が8.6−を越えると、MOと
同様後熱処理による脆化を促進するので8.6哄以下と
定めた。
TI及び^Iは脱酸剤として作用し、711fi溶接金
属の靭性を高める機能を有するが、TIについては0.
5−を越えると、又A l a 0.8嘔を越えるとス
ラグの剥離性が悪くなるので、夫々0.51&及び0.
1−を上限と定めた。Nは肉盛金属の完全オーステナイ
ト化を促進し、且つ強度を向上するがo、 g−1−越
えると、高強度となりすぎかつ耐食性が劣化してくるの
で0.1!−以下と定めた。最後にP及びSは夫々周知
の不可避的不純元素で69、夫々の上限を0,026%
と定めた。
属の靭性を高める機能を有するが、TIについては0.
5−を越えると、又A l a 0.8嘔を越えるとス
ラグの剥離性が悪くなるので、夫々0.51&及び0.
1−を上限と定めた。Nは肉盛金属の完全オーステナイ
ト化を促進し、且つ強度を向上するがo、 g−1−越
えると、高強度となりすぎかつ耐食性が劣化してくるの
で0.1!−以下と定めた。最後にP及びSは夫々周知
の不可避的不純元素で69、夫々の上限を0,026%
と定めた。
初層肉感溶接金属を構成する■合金鋼として上記成分を
満足するものt形成すれば粒界が強化される為水嵩脆化
に強くなり、従って割れの問題も解消できることになる
。尚上記浴接金属を与える為に用いる溶接材料としての
帯状電極は、母材による希釈を考慮して、NI当麓が8
8以上のものを用いることが推奨される。上1dによっ
て割れの問題は解決したが、その他の間層としては肉感
溶接金属が上記組成の故に完全オーステナイシ組織tl
rL、その結果肉盛溶接施工上高温割れが生じ晶いとい
う点が挙げられる。即ち溶接金属の耐水素脆化性が優れ
ていても実際上の施工に耐えるものでなければ意味のな
いものとなってしまう。
満足するものt形成すれば粒界が強化される為水嵩脆化
に強くなり、従って割れの問題も解消できることになる
。尚上記浴接金属を与える為に用いる溶接材料としての
帯状電極は、母材による希釈を考慮して、NI当麓が8
8以上のものを用いることが推奨される。上1dによっ
て割れの問題は解決したが、その他の間層としては肉感
溶接金属が上記組成の故に完全オーステナイシ組織tl
rL、その結果肉盛溶接施工上高温割れが生じ晶いとい
う点が挙げられる。即ち溶接金属の耐水素脆化性が優れ
ていても実際上の施工に耐えるものでなければ意味のな
いものとなってしまう。
そこで耐高温割れの防止方法を検討した結果帯状電極と
組合せて用いるフラックスのBc値(前出)が0.6以
上であれば耐高温割れ性に優れた肉盛溶接層が得られる
ことを確認したsBc値は前述の式によって与えられる
もので、一種の樵基度指標とみることもできるが%BC
(1を上げることによシ、脱硫反応、脱酸反応、及び備
かではあるが脱燐反応が進行し、溶接金属の不純物低減
効果及び清浄度の改善効果が得られ、耐高温割れ性が良
好となるが5Bcfllが0.6未満ではその効果が全
く表われなi為、その適正Bci[は0.6以上との結
論に達し九蟲 本発明は上述の如く構成されて偽るので、低合金鋼母材
と初層肉盛金属との粒界割れが防止され、又後熱処理に
基づく耐水素脆化の亢進も抑制され、高温高圧水素環境
下に用いる機器類の内面肉盛會突質的に効果あらしめる
ものとした功績は頗る大きいものである。尚2層目以後
の肉盛浴接用材料については上記に限定されず一般のオ
ーヌテナイト系ステンレス鋼を用いることができる。
組合せて用いるフラックスのBc値(前出)が0.6以
上であれば耐高温割れ性に優れた肉盛溶接層が得られる
ことを確認したsBc値は前述の式によって与えられる
もので、一種の樵基度指標とみることもできるが%BC
(1を上げることによシ、脱硫反応、脱酸反応、及び備
かではあるが脱燐反応が進行し、溶接金属の不純物低減
効果及び清浄度の改善効果が得られ、耐高温割れ性が良
好となるが5Bcfllが0.6未満ではその効果が全
く表われなi為、その適正Bci[は0.6以上との結
論に達し九蟲 本発明は上述の如く構成されて偽るので、低合金鋼母材
と初層肉盛金属との粒界割れが防止され、又後熱処理に
基づく耐水素脆化の亢進も抑制され、高温高圧水素環境
下に用いる機器類の内面肉盛會突質的に効果あらしめる
ものとした功績は頗る大きいものである。尚2層目以後
の肉盛浴接用材料については上記に限定されず一般のオ
ーヌテナイト系ステンレス鋼を用いることができる。
次に本発明の実旅例について説明するが、下記の突施例
拡代表的なものを示すに過ぎないから、これによって本
発明の範囲が制限されることはない。
拡代表的なものを示すに過ぎないから、これによって本
発明の範囲が制限されることはない。
鋼(A887Gr21! : 60m+1tX800W
’X400fiIl)1−母材トシ、 (−) 第2表に示す組成のフラックスを散布した上で第8表に
示す組成の帯状電極(0,4111”X76■1)を用
いて肉感溶接した。溶接法は、フラックスAとCKつい
てはエレクトリスフグ溶接、フラックスBとDについて
社潜弧溶接とし、−ずれもDCRPで前者はIlloo
A−25V−15cp、後者は1!0OA−1!7V−
10cpmC)Jllll性を採用しえ。
’X400fiIl)1−母材トシ、 (−) 第2表に示す組成のフラックスを散布した上で第8表に
示す組成の帯状電極(0,4111”X76■1)を用
いて肉感溶接した。溶接法は、フラックスAとCKつい
てはエレクトリスフグ溶接、フラックスBとDについて
社潜弧溶接とし、−ずれもDCRPで前者はIlloo
A−25V−15cp、後者は1!0OA−1!7V−
10cpmC)Jllll性を採用しえ。
溶接金属の化学組成及び溶接結果は第4表に一括して示
す通りであるが、剥離試験及び高温割れ試験は夫々次の
方法に従った。
す通りであるが、剥離試験及び高温割れ試験は夫々次の
方法に従った。
1)剥離試験
試験板tgso℃xzxar で熱処理した後、溶接部
より60−φxsoswlの試験片を採取し、460℃
Xl’60気圧の水嵩雰囲気下に48時間曝した後、試
験片を取り出して空冷し、UT検査によ!1111れ発
生の有無を調査した。
より60−φxsoswlの試験片を採取し、460℃
Xl’60気圧の水嵩雰囲気下に48時間曝した後、試
験片を取り出して空冷し、UT検査によ!1111れ発
生の有無を調査した。
2)高温割れ試験
上記条件(ビード要約8601)の肉感溶接を行ない、
溶接完了後、lsw毎に溶接部を切削し、カラーチェッ
クにより、割れ発生の有無を調査した(但しりV−タ一
部は判定外とした)。
溶接完了後、lsw毎に溶接部を切削し、カラーチェッ
クにより、割れ発生の有無を調査した(但しりV−タ一
部は判定外とした)。
第4表に示される通り809系Aの帯状室Wを用いた例
では、フラックスの組合わせにかかわらず重度の剥離が
起れっているが溶接金属は組織的にオーステナイト+a
フェライトとなっている為、高温割れは生じていない、
尚この時のN1当量は約20であった8次に809系B
の帯状電極を使用した場合は、何れのフラックスにおい
ても剥離社軽度であるが、組織的に完全オーステナイシ
である為B c fl 0.8のフラックスCt−用い
た場合には高温割れを生じてお’) 、B c I[4
,6* 0.9のフラックスA * n を用いたもの
については高温割れが生じなかった。他方810Mo系
、インコネル系、インコロイ系の帯状電極を使用した時
の溶接金属では何れのフラックスを使用しても剥離を起
こしていない、この時のNl当量は80〜76である・
しかしフラックスCを使用した場合は何れの場合におい
ても高温割れが発生している0以上の様に溶接金属のN
i当量が80以上で使用したフラックスのBC値が0.
6以上であれば剥離及び高温割れのいずれに対しても良
好な成果が得られ危・ 出願人 株式会社神戸製鋼所 4・ふ小 手続補正書(1発] 特許庁審判長 殿 特許庁審査官 殿1、事件の表示 昭和H1年 特 許 願第1211641i 号昭
和 年 審 判 第 号2、発
明の名称 低合金鋼への高合金鋼肉感溶接方法 3、補正をする者 名称 (+ 19)株式会社神戸製鋼所代表者高 橋
孝 、!− 4、代 理 人 郵便番号530 住 所 大阪市北区堂島2丁113番7号 シンコー
ビル(1)明細書14負第16行1ier1.s$Jt
−r15僑」に訂正します。
では、フラックスの組合わせにかかわらず重度の剥離が
起れっているが溶接金属は組織的にオーステナイト+a
フェライトとなっている為、高温割れは生じていない、
尚この時のN1当量は約20であった8次に809系B
の帯状電極を使用した場合は、何れのフラックスにおい
ても剥離社軽度であるが、組織的に完全オーステナイシ
である為B c fl 0.8のフラックスCt−用い
た場合には高温割れを生じてお’) 、B c I[4
,6* 0.9のフラックスA * n を用いたもの
については高温割れが生じなかった。他方810Mo系
、インコネル系、インコロイ系の帯状電極を使用した時
の溶接金属では何れのフラックスを使用しても剥離を起
こしていない、この時のNl当量は80〜76である・
しかしフラックスCを使用した場合は何れの場合におい
ても高温割れが発生している0以上の様に溶接金属のN
i当量が80以上で使用したフラックスのBC値が0.
6以上であれば剥離及び高温割れのいずれに対しても良
好な成果が得られ危・ 出願人 株式会社神戸製鋼所 4・ふ小 手続補正書(1発] 特許庁審判長 殿 特許庁審査官 殿1、事件の表示 昭和H1年 特 許 願第1211641i 号昭
和 年 審 判 第 号2、発
明の名称 低合金鋼への高合金鋼肉感溶接方法 3、補正をする者 名称 (+ 19)株式会社神戸製鋼所代表者高 橋
孝 、!− 4、代 理 人 郵便番号530 住 所 大阪市北区堂島2丁113番7号 シンコー
ビル(1)明細書14負第16行1ier1.s$Jt
−r15僑」に訂正します。
伐)同第6頁第16行目or(Llltro、8$Jに
訂正します。
訂正します。
(3)同第1!、18頁第8表中の第6行目インコネV
系−jl成分の−のrO,8t JtlIl除し、第7
行目インコロイ系・Aj成分の欄にro、814を追加
します。
系−jl成分の−のrO,8t JtlIl除し、第7
行目インコロイ系・Aj成分の欄にro、814を追加
します。
Claims (1)
- (1)低合金銅に高合金鋼からなる初層肉盛溶接を施す
に当り、高Ni−0r系高合金鋼帯状電tMt用い、且
つ で与えられるBC値が0.5以上のフフツクス(但し上
式中のN(1)は塩成分のモル数を示す)の散布下に溶
接を行ない、Nl)+0.60f%)の和で与えられる
Nl当量が8061)以上の高Ht−Ct系高合金鋼の
初層肉盛溶接金属を形成することを特徴とする低合金鋼
への高合金鋼肉盛溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12364281A JPS5823568A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 低合金鋼への高合金鋼肉盛溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12364281A JPS5823568A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 低合金鋼への高合金鋼肉盛溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5823568A true JPS5823568A (ja) | 1983-02-12 |
| JPH0234712B2 JPH0234712B2 (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=14865640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12364281A Granted JPS5823568A (ja) | 1981-08-06 | 1981-08-06 | 低合金鋼への高合金鋼肉盛溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5823568A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246399A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Jfe Steel Kk | エレクトロスラグ溶接方法 |
| JP2005246398A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Jfe Steel Kk | エレクトロスラグ溶接方法 |
-
1981
- 1981-08-06 JP JP12364281A patent/JPS5823568A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246399A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Jfe Steel Kk | エレクトロスラグ溶接方法 |
| JP2005246398A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Jfe Steel Kk | エレクトロスラグ溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0234712B2 (ja) | 1990-08-06 |
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